觀測重力波目前被預測為觀測天體變化相當重要的方式，但由於重力波的強度相當的微弱，所以欲以特殊的雷射干涉儀觀測，而目前受到各種雜訊的影響無法觀測到重力波，所以需要將系統的總雜訊盡可能降低，目前以量測重力波為主要研究目標的組織LIGO(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)所設計的干涉儀目前系統總雜訊最低的頻率為40~400Hz左右，故本實驗室的主要研究目標為降低雷射反射鏡之各種損耗，其中包含光學損耗、機械損耗等等，嘗試以不同的材料以及不同的製程達到目標。
目前從參考文獻得知將TiO2參雜在Ta2O5中再進行退火製程後可以降低機械損耗，但需要在未結晶的狀況下才成立，而在未結晶的狀況下退火製程溫度越高機械損耗降低的程度也越高，而TiO2薄膜在不同的厚度下結晶所需的溫度也不同，故以特殊結構以SiO2以及TiO2交疊而成的多層膜nano-layer取代單層TiO2，將單層的TiO2厚度降低以提升結晶退火溫度，所以本論文主要探討不同結構之nano-layer以相同溫度退火製程後結晶大小的比較，並探討nano-layer退火後機械損耗的變化。

目錄
摘要 I
致謝 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XI

CH1 導論
1-1前言 1
1-2研究動機與目的 3
CH2 薄膜製程
2-1 奈米薄膜結構 5
2-2 離子束濺鍍系統 6
2-3 鍍率控制 7
2-3-1 橢圓儀簡介 7
2-3-2 TEM簡介 9
2-3-3 TEM試片製作 10
2-3-4 均勻度分布狀況 12
2-3-5薄膜厚度量測 13
2-3-6 鍍率校準 16
2-4 基板簡介 17
CH3 退火製程及結晶狀況分析
3-1 退火環境簡介 19
3-2 TEM量測分析 20
3-2-1 拍攝方式 21
3-2-2 影像清晰化處理方式 24
3-2-3 原子排列結構分析 27
3-2-4 原子排列軟體模擬 29
3-2-5 晶粒大小及形狀判定 33
3-2-6 邊界擴散 42
3-3 XRD量測 44
3-3-1 XRD簡介 45
3-3-2 Scherrer equation 46
3-3-3 XRD資料分析 51
3-3-4 Shape factor計算 56
CH4 機械損耗量測
4-1 理論與薄膜機械損耗計算方式 59
4-2 量測系統簡介 62
4-3 不同結構機械損耗量測 65
4-4 退火後機械損耗量測 68
CH5 結論與未來研究方向
5-1 結論 72
5-2 未來研究方向 72
附錄
真空系統架構與冷卻水系統 74
機械泵浦與冷凍泵浦簡介及保養方式 76
離子源故障排除 78
參考文獻 79

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